Свойства нитроклетчатки
Неизмельченная длинноволокнистая нитроклетчатка по внешнему виду ничем не отличается от обыкновенного хлопка. Зажженная нитроклетчатка необыкновенно быстро горит желтым пламенем, настолько быстро, что при воспламенении небольшого количества ее над черным порохом последний даже не успевает загореться. Удельный вес нитроклетчатки больше, чем удельный вес хлопка, и равен в среднем 1,66, в то время как удельный вес пронитрованной древесной клетчатки достигает более высокой цифры — 1,71.
Нитроклетчатка не имеет ни запаха, ни вкуса, совершенно нерастворима как в холодной, так и в горячей воде, но легко растворяется в ацетоне, уксусном эфире, нитробензоле и пиридине. Особенно характерно отношение ее к спирто-эфирмой смеси, в которой ее растворимость зависит от содержания азота (пироксилин, коллодионный хлопок). Наилучшие пропорции смеси: 1 объем эфира (0,720) и 1 объем 99,5%-ного спирта, ^ля более слабого спирта (95%) наилучшие результаты получаются при смешении 1 объема спирта с 2 объемами эфира. При низких температурах продукт высшей степени нитрации целлюлозы также желатинируется и растворяется в спирто-эфир-ной смеси. Согласно исследованиям Берля считается установленным, что способность желатинироваться или растворимость увеличиваются с увеличением степени деструкции нитроклетчатки. При особой обработке целлюлозы как во время очистки, так и во время нитрации может быть получен более деструктированный коллодионный хлопок, который при равном содержании азота значительно более способен к набуханию. Это явление имеет значение главным образом при желатинировании нитроглицерина, так как в этом случае экономические соображения вынуждают обходиться возможно меньшими количествами нитроклетчатки. Так например известные гремучие студни, в которых 5% коллодионного хлопка связывают нитроглицерин настолько же прочно, как 7—8% нитроклетчатки, обладающей большей величиной молекулы. Коллоидная, макромоле-кулярная структура нитроклетчатки вполне убедительно доказывается тем фактом, что пироксилин, растворенный в ацетоне, полностью задерживается ультрапористым Cella-фильтром.
Что продукт высшей степени нитрации клетчатки состоит из менее деструктированных молекул, доказывается измерением вязкости1, которую связывают с различным содержанием азота.
Молекулы клетчатки при нитрации разбавленной нитрующей смесью деструктируются, что выражается в сильном уменьшении внутреннего трения (вязкости) 2%-ного ацетонного раствора.
В подобной же связи с величиной молекулы находится и гигроскопичность нитроклетчатки. По Б и д л у поглощенное при пребывании во влажном воздухе количество воды прямо пропорционально количеству не вступивших в реакцию этерификации гидроксильных групп.
Медленно при действии прямых солнечных лучей и быстрее при действии ультрафиолетовых лучей содержание азота в пироксилине постепенно уменьшается. Так же действует продолжительное нагревание до 40°; в этом случае выделение газа является признаком начинающегося разложения. С момента образования окислов азота разложение молекулы нитроклетчатки продолжается автокаталитически. Температура вспышки хорошо стабилизированного пироксилина лежит в зависимости от способа нагревания между 186 и 200°, плохо промытого пироксилина— между 130 и 150°. Воспламенение большого количества может привести к взрыву. Скорость детонации в значительной степени зависит от плотности, а также от содержания влаги, повышающей скррость детонации . Технически достижимая наивысшая скорость детонации пироксилина равна около 6900 м/сек. Влажный пироксилин детонирует при содержании 20 и более процентов воды; правда, энергетическое действие при этом соответственно уменьшается.
Несмотря на большую «кристаллическую» плотность волокон пироксилина, прессованием практически можно достигнуть плотности не выше 1,3. Такая незначительная плотность заряжания является основной причиной того, что столь мощное взрывчатое вещество, как пироксилин, должно было уступить место при снаряжении торпед и мин или крупнокалиберных снарядов (в последний раз в России в начале мировой войны) менее мощным, но более плотным ароматическим нитросоединениям, допускающим плавление. Другая возможность — превратить пироксилин путем смешения с нитроглицерином во взрывчатое вещество большой силы и плотности — оказалась с самого начала безнадежной, ибо все сильно набухающие смеси, так же как и военный гремучий студень, через короткое время совершенно теряют способность к детонации.
Согласно одному предложению автора оказывается возможным использовать свойства пироксилина, имеющие значение с точки зрения взрывной техники, в другой области и сделать его пригодным для военных целей. Так как продукт высшей степени нитрации клетчатки легко пропитывается нитроглицерином и нитрогликолем и кроме того обладает способностью прочно удерживать твердый нитропентаэритрит, можно прибавлять пироксилин в различных пропорциях к пентринитам и без всякого добавления воды прессовать эту смесь в плотную массу с большим удельным весом. Целесообразно, кроме пироксилина, вводить в певтриниты остальные составные части — пентрит, нитроглицерин с растворенным стабилизатором и желатинирующий коллбдионный хлопок—в таких пропорциях, чтобы смесь при умеренном давлении прессования обладала достаточной пластичностью.